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[英] 艾倫硃科尼 馮樂樂 著

圖書標籤:

• Unity
• Shader
• 著色器
• 屏幕特效
• 圖形編程
• 遊戲開發
• Unity3D
• CG
• HLSL
• 渲染技術
• 入門教程

店鋪： 曠氏文豪圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111564423

商品編碼：12474752299

YL6113  9787111564423 9787115423054

Unity著色器和屏幕**開發（原書第2版）

本書從基礎的著色器結構到著色器的創建，循序漸進地講解著色器的各種知識，不僅介紹基於物理基礎的渲染和全局照明的使用，而且詳細介紹如何開發後期**，如夜視等。每章都會介紹一些新的技巧，以改善著色器質量或者提升著色器代碼編寫效率等。讀者可以通過逐章閱讀來構築整個知識體係，學會製作現代遊戲視覺的技術。

譯者序

前 言

第1章 創建你的1個著色器1 

1.1 引言1 

1.2 創建基本的標準著色器2 

1.3 從Unity 4嚮Unity 5遷移6 

1.4 給著色器添加屬性9 

1.5 在錶麵著色器中使用屬性12 

第2章 錶麵著色器和紋理映射17 

2.1 引言17 

2.2 漫反射著色18 

2.3 使用包裝數組20 

2.4 給著色器添加紋理22 

2.5 通過修改UV值來滑動紋理25 

2.6 法綫映射27 

2.7 創建透明材質32 

2.8 創建全息著色器34 

2.9 打包和混閤紋理37 

2.10 在地形周圍創建圓環41 

第3章 理解光照模型45 

3.1 引言45 

3.2 創建自定義的漫反射光照模型46 

3.3 創建卡通著色器49 

3.4 創建馮氏反射類型光照模型52 

3.5 創建BlinnPhong反射類型光照模型56 

3.6 創建各嚮異性反射類型光照模型59 

第4章 Unity 5中基於物理基礎的渲染64 

4.1 引言64 

4.2 理解金屬光澤屬性65 

4.3 給PBR添加透明度68 

4.4 創建鏡麵和反射型錶麵71 

4.5 在場景中添加烘焙光74 

第5章 頂點函數78 

5.1 引言78 

5.2 在錶麵著色器中訪問頂點顔色79 

5.3 錶麵著色器中的頂點動畫82 

5.4 擠壓模型85 

5.5 實現雪花著色器88 

5.6 實現體積爆炸效果91 

第6章 碎片著色器和抓取96 

6.1 引言96 

6.2 理解頂點和碎片著色器96 

6.3 使用抓取100 

6.4 實現玻璃著色器103 

6.5 給2D遊戲添加水麵著色器105 

第7章 移動端著色器優化109 

7.1 引言109 

7.2 什麼是輕量著色器109 

7.3 對著色器進行性能分析114 

7.4 移動平颱上的著色器修改119 

第8章 使用Unity的渲染紋理實現屏幕**123 

8.1 引言123 

8.2 創建屏幕**的腳本係統124 

8.3 使用屏幕**實現亮度、飽和度以及對比度131 

8.4 使用屏幕**實現類似Photoshop的基本混閤模式136 

8.5 使用屏幕**實現覆蓋混閤模式141 

第9章 遊戲可玩性和屏幕**145 

9.1 引言145 

9.2 創建老電影風格的屏幕**146 

9.3 創建夜視風格的屏幕**155 

第10章 **著色技術163 

10.1 引言163 

10.2 使用Unity中內置的CgInclude文件163 

10.3 使用CgInclude對著色器進行模塊化166 

10.4 實現毛皮著色器169 

10.5 使用數組實現熱度圖174..........

Unity Shader入門精要

內 容 提 要本書不僅要教會讀者如何使用Unity Shader，更重要的是要幫助讀者學習Unity中的一些渲染機製以及如何使用Unity Shader實現各種自定義的渲染效果，希望這本書可以為讀者打開一扇新的大門，讓讀者離製作心目中傑齣遊戲的心願更近一步。本書的主要內容為：第1章講解瞭學習Unity Shader應該從哪裏著手；第2章講解瞭現代GPU是如何實現整個渲染流水綫的，這對理解Shader的工作原理有著非常重要的作用；第3章講解Unity Shader的實現原理和基本語法；第4章學習Shader所需的數學知識，幫助讀者剋服學習Unity Shader時遇到的數學障礙；第5章通過實現一個簡單的頂點/片元著色器案例，講解常用的輔助技巧等；第6章學習如何在Shader中實現基本的光照模型；第7章講述瞭如何在Unity Shader中使用法綫紋理、遮罩紋理等基礎紋理；第8章學習如何實現透明度測試和透明度混閤等透明效果；第9章講解復雜的光照實現；第10章講解在Unity Shader中使用立方體紋理、渲染紋理和程序紋理等**紋理；第11章學習用Shader實現紋理動畫、頂點動畫等動態效果；第12章講解瞭屏幕後處理效果的屏幕**；第13章使用深度紋理和法綫紋理實現更多屏幕**；第14章講解非真實感渲染的算法，如卡通渲染、素描風格的渲染等；第15章講解噪聲在遊戲渲染中的應用；第16章介紹瞭常見的優化技巧；第17章介紹用錶麵著色器實現渲染；第18章講解基於物理渲染的技術；第19章講解在升級Unity 5時可能齣現的問題，並給齣解決方法；第20章介紹許多非常有價值的學習資料，以幫助讀者進行更深入的學習。本書適閤Unity初學者、遊戲開發者、程序員，也可以作為大專院校相關**師生的學習用書，以及培訓學校的培訓教材。
第1篇　基礎篇

第1章　歡迎來到Shader的世界　2

1.1　程序員的三大浪漫　2

1.2　本書結構　3

第2章　渲染流水綫　5

2.1　綜述　5

2.1.1　什麼是流水綫　5

2.1.2　什麼是渲染流水綫　6

2.2　CPU和GPU之間的通信　7

2.2.1　把數據加載到顯存中　7

2.2.2　設置渲染狀態　8

2.2.3　調用Draw Call　8

2.3　GPU流水綫　9

2.3.1　概述　9

2.3.2　頂點著色器　10

2.3.3　裁剪　11

2.3.4　屏幕映射　11

2.3.5　三角形設置　12

2.3.6　三角形遍曆　13

2.3.7　片元著色器　13

2.3.8　逐片元操作　14

2.3.9　總結　17

2.4　一些容易睏惑的地方　18

2.4.1　什麼是OpenGL/DirectX　18

2.4.2　什麼是HLSL、GLSL、CG　19

2.4.3　什麼是Draw Call　20

2.4.4　什麼是固定管綫渲染　22

2.5　那麼，你明白什麼是Shader瞭嗎　23

2.6　擴展閱讀　23

第3章　Unity Shader基礎　24

3.1　Unity Shader概述　25

3.1.1　一對好兄弟：材質和Unity Shader　25

3.1.2　Unity中的材質　26

3.1.3　Unity中的Shader　26

3.2　Unity Shader的基礎：ShaderLab　28

3.3　Unity Shader的結構　29

3.3.1　給我們的Shader起個名字　29

3.3.2　材質和Unity Shader的橋梁：Properties　29

3.3.3　重量級成員：SubShader　31

3.3.4　留一條後路：Fallback　33

3.3.5　ShaderLab還有其他的語義嗎　33

3.4　Unity Shader的形式　33

3.4.1　Unity的寵兒：錶麵著色器　34

3.4.2　*聰明的孩子：頂點/片元著色器　35

3.4.3　被拋棄的角落：固定函數著色器　35

3.4.4　選擇哪種Unity Shader形式　36

3.5　本書使用的Unity Shader形式　36

3.6　答疑解惑

《Unity著色器與屏幕特效開發：從入門到精通》 簡介： 本書是獻給所有渴望在Unity引擎中釋放視覺潛力的開發者們的終極指南。我們深知，在當今競爭激烈的遊戲開發領域，令人驚嘆的視覺效果已不再是奢侈品，而是吸引玩傢、提升遊戲沉浸感的必備要素。然而，掌握著色器和屏幕特效的開發，往往是許多開發者心中的一道高牆。本書正是為瞭幫你跨越這道高牆而精心設計，它將帶領你從零開始，逐步深入Unity強大的著色器和特效係統，讓你能夠獨立創造齣令人贊嘆的視覺奇跡。 核心內容與價值： 本書並非一本淺嘗輒止的入門教程，而是旨在為你構建一個堅實而全麵的知識體係，讓你真正理解其背後的原理，並能靈活運用到實際項目中。我們摒棄瞭市麵上許多過於簡化的“調色闆式”教學，而是深入到每一個關鍵概念的本質。 著色器語言的深度解析： 你將全麵掌握Unity Shader Language（HLSL/CG），理解其語法結構、內置變量、常用函數以及不同的著色器模型（如Lambert、Blinn-Phong、PBR等）的工作原理。我們會詳細講解頂點著色器和片元著色器在渲染管綫中的作用，以及它們如何協同工作來生成最終的像素顔色。你將學會如何通過編寫自定義著色器來實現各種材質效果，從基礎的光照模型到更復雜的錶麵特性，如半透明、摺射、次錶麵散射等。 圖形渲染管綫的透徹理解： 瞭解渲染管綫是掌握著色器的基石。本書將為你揭示Unity渲染管綫（包括固定管綫和可編程管綫，並側重於現代的URP/HDRP）的運作流程，從CPU發送繪製命令到GPU最終生成圖像的每一個環節。我們將重點講解深度緩衝、模闆緩衝、混閤模式、剔除等概念，讓你明白為什麼某些效果會齣現，以及如何優化渲染效率。 屏幕特效的係統構建： 屏幕特效是賦予遊戲生命力的重要手段。本書將係統地介紹各種常見的屏幕特效的實現原理和開發技巧，包括： 後處理（Post-Processing）技術： 深入講解如何通過屏幕後處理來改變整個畫麵的色彩、對比度、亮度，實現電影級的視覺風格。你將學會如何從頭開始編寫自定義的後處理著色器，實現景深（Depth of Field）、運動模糊（Motion Blur）、屏幕抖動（Screen Shake）、色彩分級（Color Grading）、泛光（Bloom）、抗鋸齒（Anti-aliasing）等效果。 體積光（Volumetric Lighting）： 掌握如何模擬光綫在空氣中傳播時産生的體積感，為場景增加真實的光照氛圍。 粒子係統（Particle System）的高級應用： 結閤著色器，讓粒子係統煥發新生。我們將演示如何利用自定義粒子著色器實現更復雜的粒子行為，如火焰、煙霧、魔法效果的逼真模擬，以及粒子與場景的交互。 屏幕空間反射（Screen Space Reflections）與屏幕空間環境光遮蔽（Screen Space Ambient Occlusion）： 理解這些高級特效如何利用屏幕上的信息來近似計算反射和遮蔽效果，從而在不顯著增加渲染成本的情況下，大幅提升畫麵的真實感。 圖像處理算法在遊戲中的應用： 探討如何將捲積、高斯模糊、Sobel算子等經典的圖像處理算法應用於遊戲特效中，創造齣獨特的視覺風格。 PBR（Physically Based Rendering）工作流的精髓： 隨著PBR成為主流，本書將深入講解基於物理的渲染理念，包括金屬度（Metallic）、光滑度（Smoothness）/粗糙度（Roughness）、菲涅爾效應（Fresnel）等參數的含義和作用，以及如何在Unity中正確地設置PBR材質，以達到更加真實的光影效果。你將學會如何使用材質球編輯器和導入PBR紋理貼圖，並理解不同PBR紋理（如Albedo, Normal, Metallic, Smoothness, AO）的功能。 URP/HDRP下的特效開發： 針對Unity當下主流的通用渲染管綫（URP）和高清渲染管綫（HDRP），本書將提供詳細的開發指南。你將學習如何在URP/HDRP環境中創建和優化著色器，利用其提供的節點編輯器和Shader Graph工具，以及如何實現特定於這些管綫的高級特效。 性能優化策略： 視覺效果固然重要，但流暢的幀率是遊戲體驗的保證。本書不會忽略性能優化，我們將探討各種著色器和特效的性能瓶頸，並提供實用的優化技巧，如紋理壓縮、著色器變體、LOD（Level of Detail）、GPU實例化、繪製批次優化等，幫助你在追求極緻視覺的同時，也能保持良好的遊戲性能。 實踐驅動的學習方法： 本書理論與實踐並重。每一章都包含精心設計的代碼示例、案例分析和實踐練習，引導你動手操作，將理論知識轉化為實際能力。你將有機會親手編寫各種著色器，搭建復雜的特效場景，從基礎的透明材質到炫酷的魔法爆炸，讓你在實踐中鞏固所學。 本書適閤讀者： Unity初學者： 已經掌握Unity基礎操作，希望進一步提升遊戲畫麵的開發者。 有一定著色器基礎的開發者： 希望係統梳理知識體係，深入理解渲染原理，掌握更高級技巧的開發者。 美術師和技術美術師： 想要深入理解著色器和特效背後的技術原理，以便更好地與程序員協作，或獨立實現創意效果的美術人員。 獨立遊戲開發者： 尋求在有限資源下創造齣高品質視覺效果的團隊或個人。 對圖形學和渲染技術感興趣的愛好者： 想要瞭解現代遊戲引擎如何實現逼真視覺效果的學生和技術愛好者。 閱讀本書，你將獲得： 獨立創造視覺奇跡的能力： 不再受限於現有的資源包，能夠根據項目需求，量身定製獨一無二的視覺效果。 對Unity渲染管綫的深刻理解： 能夠更好地診斷和解決渲染相關的問題，優化遊戲性能。 掌握行業領先的PBR渲染技術： 創作齣符閤現代遊戲畫麵標準的逼真材質。 精通各種屏幕特效的實現： 為你的遊戲增添電影級的視覺錶現力。 強大的問題解決能力： 麵對復雜的視覺挑戰，能夠遊刃有餘地找到解決方案。 職業發展的新維度： 成為一名掌握核心圖形技術的稀缺人纔，在遊戲開發領域更具競爭力。 結語： 在遊戲開發的漫漫徵途中，視覺錶現力是連接開發者創意與玩傢感官的橋梁。掌握著色器和屏幕特效開發，就像是為你的遊戲注入瞭靈魂，賦予瞭它生命力。《Unity著色器與屏幕特效開發：從入門到精通》將是你在這條道路上最可靠的夥伴，它將幫助你點燃創造的火焰，將腦海中的奇思妙想，一一呈現在遊戲的世界之中。讓我們一同踏上這場令人興奮的視覺探索之旅吧！

評分☆☆☆☆☆

對於那些希望在Unity中創造獨特藝術風格的開發者來說，這本書絕對是必讀之選。它不僅僅是關於技術，更是關於如何將技術與藝術相結閤。書中深入探討瞭各種風格化的渲染技術，例如卡通渲染（Cel Shading）、油畫風格、水墨風格等，並提供瞭實現這些風格的Shader代碼和思路。我特彆喜歡書中關於自定義渲染管綫（Custom Render Pipeline）的講解，它讓我能夠擺脫Unity默認渲染管綫的限製，完全掌控渲染過程。這為我實現一些非傳統的視覺效果提供瞭巨大的靈活性。我曾經嘗試過一些第三方美術資源包，但總覺得無法完全滿足我的創意需求，這本書讓我獲得瞭獨立實現各種風格化效果的能力，極大地拓展瞭我的創作邊界。書中關於透明度混閤、半透明物體渲染的詳細闡述，也解決瞭我在實際項目中遇到的一個長期難題。

評分☆☆☆☆☆

在接觸這本書之前，我對Shader的理解非常有限，僅僅停留在一些簡單的頂點和片元著色器的層麵。這本書的齣現，徹底改變瞭我的認知。它從最基礎的Shader語言語法講起，逐步深入到更復雜的概念，比如Subsurface Scattering、Parallax Mapping、Tessellation等。書中對每一個概念的講解都非常到位，通過豐富的實例，我不僅理解瞭理論，更能親手實踐。我特彆喜歡書中關於Shader代碼優化的章節，它為我提供瞭很多實用的技巧，幫助我寫齣更高效、性能更好的Shader。我之前遇到過很多性能瓶頸，但不知道如何解決，這本書給瞭我很多啓發。它不僅僅是一本技術手冊，更像是一位經驗豐富的導師，引導我一步步走嚮Shader開發的精通之路。我曾一度認為Shader開發是相當枯燥和睏難的，但這本書卻讓這個過程變得有趣且富有成效。

評分☆☆☆☆☆

一本讓我對Unity渲染管綫有瞭全新認識的書。我一直對PBR（基於物理的渲染）概念很感興趣，但總是感覺停留在錶麵，理解不夠深入。這本書循序漸進地講解瞭PBR的各個方麵，從光照模型到材質屬性，再到紋理的生成和應用，都做瞭詳盡的分析。尤其讓我印象深刻的是，書中不僅僅是理論的堆砌，而是通過大量的代碼示例和圖示，將抽象的概念具象化。我之前嘗試過一些PBR教程，但往往因為缺乏清晰的解釋而卡住，這本書則不一樣，它提供瞭一個紮實的理論基礎，讓我能夠更好地理解為什麼某些設置會産生預期的效果。書中關於實時渲染中光照計算的復雜性，以及如何通過各種技術（如光照探針、反射探針）來優化性能，也讓我茅塞頓開。對於想要深入理解Unity渲染底層原理，並希望製作齣更逼真視覺效果的開發者來說，這本書絕對是不可多得的寶藏。我特彆喜歡書中對全局光照（GI）的講解，它清晰地闡述瞭靜態GI和實時GI的區彆，以及在不同場景下如何選擇和優化。

評分☆☆☆☆☆

屏幕特效是遊戲視覺錶現力的重要組成部分，而這本書恰好滿足瞭我這方麵的求知欲。我一直對各種炫酷的屏幕後處理效果，如泛光（Bloom）、景深（Depth of Field）、運動模糊（Motion Blur）等非常著迷，但一直苦於沒有一個係統性的學習途徑。這本書就像一盞明燈，它詳細拆解瞭這些效果的實現原理，並提供瞭詳細的代碼實現。我尤其欣賞書中對Shader Graph的運用，它讓可視化編程成為可能，即使是之前對HLSL/GLSL不甚瞭解的開發者，也能通過直觀的節點連接來構建復雜的屏幕特效。書中還涉及瞭許多高級的屏幕特效技術，比如體積光（Volumetric Lighting）和粒子係統的集成，這些內容讓我大開眼界。我曾經嘗試過自己實現一些簡單的屏幕效果，但總是效果不佳，而且性能也存在問題。這本書不僅教會瞭我如何實現，更教會瞭我如何優化，如何根據不同的硬件平颱做齣權衡。對於希望提升遊戲畫麵錶現力，讓作品更加吸睛的獨立遊戲開發者來說，這本書的價值無法估量。

評分☆☆☆☆☆

這本書對於想要深入理解Unity渲染底層機製，並希望在此基礎上進行深度定製的開發者來說，是一份寶貴的財富。它不僅僅是停留在錶麵介紹Shader，而是深入到瞭渲染管綫的各個環節，從CPU到GPU的數據流轉，到多通道渲染、渲染隊列、以及如何編寫自定義的渲染Pass。我之前對Unity的渲染流程一直有些模糊的概念，這本書則將這些零散的知識點串聯起來，形成瞭一個完整的體係。書中對GPU調試工具的使用，以及如何分析和優化渲染性能的指導，也對我幫助巨大。我曾經花瞭大量時間在性能調優上，但收效甚微，這本書則提供瞭一個係統性的方法論。它鼓勵讀者去探索和實驗，去理解“為什麼”而不是僅僅“怎麼做”。對於那些追求極緻性能和獨特渲染效果的開發者，這本書絕對能激發你的靈感，並為你提供堅實的技術支撐。